Как жить дальше: стратегии размножения рыб

Здесь необходимо обратить особое внимание на один важный момент, а именно на то, что целью организма является обеспечение именно максимальной вероятности оставить после себя потомство. Вероятность эта зависит в первую очередь от выживаемости родителей и продуцируемых ими потомков. Таким образом, в животном мире перед организмом стоит сложная задача - в имеющихся условиях найти оптимальное решение гипотетического уравнения вероятности продолжения рода, которое заключается в поиске баланса между безопасностью своей жизни и безопасностью потомков (под ней следует понимать и защищенность, и доступность кормовых ресурсов, и многие другие показатели, влияющие на уровень смертности). Решений этих может быть очень много, как много и факторов в разнообразных условиях среды обитания, влияющих на принятие решения. Однако в процессе эволюции было выработано два основных таких решения. Но прежде чем назвать их, нам необходимо обсудить один момент.

Плодовитость у рыб варьирует от единиц до миллионов икринок. Сколько из них должны дожить до половой зрелости и суметь оставить потомство? 1?, 10? 100? 1000? Вы когда-нибудь задумывались, какое количество потомков должна оставить после себя особь? На самом деле это очень интересный вопрос. Мы знаем, что численность особей вида варьирует, но при этом в гипотетических идеальных условиях приходит в состояние равновесия. Это равновесие обеспечивается одинаковостью скорости убыли особей (смертность) и прибыли особей (рождаемость и выживаемость потомства). Значения этих показателей находятся в прямой зависимости от условий окружающей среды, влияние которых особенно заметно при приближении численности особей в популяции к максимальным значениям. Условно говоря, когда численность какого-либо вида приближается к верхней границе, «включаются» внешние факторы, например, ограниченность ресурсов (пищи, территории и т.п.), которые приводят к увеличению смертности и снижению численности вида. В случае, когда численность вида снижается, внешние факторы начинают работать в обратную сторону - обилие ресурсов в пересчете на уменьшившееся количество особей приводит к увеличению рождаемости и повышению выживаемости потомства и, как следствие, увеличению численности вида.

Классическим примером, демонстрирующим действие описанных выше факторов, является модель взаимосвязанных колебаний численности хищника и жертвы (условно, рыси и зайцы). Взаимоотношения этих двух объектов можно охарактеризовать следующим образом: рысь (хищник) является причиной смерти зайца (жертвы), а значит фактором, определяющим численность популяции зайцев, заяц же в свою очередь является для рыси жизненно важным ресурсом (пищей), наличие которого определяет уровень смертности в популяции рыси. Представим себе условную ситуацию, когда в некоторый момент времени (назовем его начальным) на определенной территории появляются хищники и жертвы, причем численность хищников равна численности жертв. Что будет происходить? Хищники начнут поедать своих жертв, тех будет становиться меньше, и, наконец, наступит момент, когда их станет так мало, что перестанет хватать на всех хищников и их численность также начнет снижаться. Это снижение будет прогрессировать до тех пор, пока не достигнет минимального значения. В это время пресс хищников на жертв уменьшится настолько, что те смогут размножаться усиленными темпами и через определенное время достигнут максимума численности. Для хищников появление большого количества кормовых ресурсов (жертв) ознаменует наступление "тучных" времен и обеспечит возможность активного размножения. Рыси снова станут сокращать численность зайцев. Через некоторое время мы придем к ситуации, имевшей место в начальный момент времени - численность хищников и жертв сравняется и ситуация вновь начнет развиваться по описанному выше сценарию. Как мы видим, численность хищника и жертвы в описанном сообществе подвержена взаимосвязанным циклическим колебаниям. Эти колебания могут быть очень наглядно отображены на графике.

Помимо множества интереснейших выводов, которые можно сделать на основе изучения различных аспектов взаимоотношения хищника и жертвы, главным для нас сейчас является следующий - численность вида не может расти бесконечно и имеет определенные пределы, а в устоявшихся природных условиях и вовсе может считаться постоянной.

Указанный выше вывод снова возвращает нас к вопросу о том, какое количество потомков должна оставить после себя особь, чтобы численность вида осталась неизменной. Так как потомство оставляет самка (конечно не без участия самца), то вопрос можно переформулировать следующим образом: сколько потомков должна оставить после себя самка для поддержания численности вида? Ответ на него таков: для поддержания постоянной численности своего вида каждая самка в среднем должна оставить только 2 потомков - желательно 1 самца и 1 самку. В случае, если потомков будет меньше, популяция будет сокращаться, если же больше - резко увеличиваться.

Поясню на конкретном примере. Представим себе популяцию рыб, численность которой составляет 100 особей, причем 50 из них являются самками, а остальные 50 самцами. Представим также, что эти особи нерестятся попарно и один раз в жизни, после чего погибают. Таким образом, в период размножения мы имеем 50 пар в популяции. Они могут продуцировать сколько угодно икры, из которой может вылупиться сколько угодно мальков, однако до возможного нереста доживут не все, а лишь часть из них. Допустим, что до момента нереста доживет только 1 потомок. Тогда от 50 пар мы получим 50 потомков, а, значит, популяция только за одно поколение сократит свою численность вдвое, а это не может устраивать вид, который в таком случае просто вымрет. Придерживаясь той же логики, становится понятно, что при 2 потомках популяция сохранит свою численность, а, например, при 3 увеличит до 150 за одно поколение.

Таким образом, задача каждой особи за всю свою жизнь оставить как минимум двух потомков. И здесь мы снова возвращаемся к подсчету вероятностей.

Вернее этот подсчет ведет особь и на его основе совершает определенный выбор. Как уже было сказано выше в первом абзаце этого поста, в процессе эволюции на основе опыта множества поколений было выработано два прямо противоположных варианта, из которых особь может этот выбор совершить. Впервые эта концепция наличия двух вариантов была выдвинута известными учеными-экологами Робертом МакАртуром и Эдвардом Уилсоном, а эти варианты были названы ими стратегиями. Эти стратегии, называемые K- и r-стратегиями, отражают выбор особи между двумя крайностями - произвести большое количество мелкого слабого незащищенного потомства или же, наоборот, небольшое число относительно крупных самостоятельных потомков.

В первом случае, называемом r-стратегией, особь при определенных энергетических затратах продуцирует огромную массу потомков в надежде, что по меньшей мере 2 из них доживут до нереста.

Во втором случае, называемом K-стратегией, особь при тех же самых энергетических затратах производит небольшое количество потомков, но, как правило, уже приспособленных к жизни и способных более или менее противостоять окружающим угрозам.

Конечно, эти стратегии не имеют четких критериев и, как уже было сказано, являются только двумя крайностями. Между ними существует чрезвычайное разнообразие вариантов, например, когда особь продуцирует среднее количество "среднего" потомства. Стоит также подчеркнуть, что при имеющихся вариантах - стать r-стратегом или К-стратегом - особь все же действует в рамках закрепленной в геноме программы, то есть эта характеристика имеет все же видовую специфичность.

Приведу наиболее яркие примеры рыб с описанными выше стратегиями. Классическим r-стратегом является луна-рыба Mola mola, которая считается рекордсменом по плодовитости среди всех рыб - самка этой рыбы за один цикл размножения продуцирует до 300 млн икринок, которые, попав в толщу воды и будучи совершенно беспомощными, в массе становятся кормом для других рыб.

Примером вида с наиболее выраженной К-стратегией можно считать, например, серо-голубую акулу Carcharhinus plumbeus, для которой свойственно живорождение, когда из утробы матери появляется 3 - 5 детенышей, способных активно питаться и уже представляющих собой настоящих хищников.

Серо-голубая акула является примером крайнего проявления заботы о потомстве (имеется ввиду живорождение), однако в том или ином виде подобная забота характерна для всех К-стратегов. Самыми характерными проявлениями этой заботы являются постройка гнезда и охрана икринок и мальков, однако в столь разнообразном мире рыб встречается множество других интереснейших способов, позволяющих родителям защитить своих потомков от опасностей окружающего мира. О них речь обязательно пойдет в следующих постах.